EP0019906A1 - Unter dem Einfluss von Luftfeuchtigkeit ausgehärtet werdendes Gemisch und ein Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten oder vernetzten Polyepoxiden - Google Patents

Unter dem Einfluss von Luftfeuchtigkeit ausgehärtet werdendes Gemisch und ein Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten oder vernetzten Polyepoxiden Download PDF

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EP0019906A1
EP0019906A1 EP80102957A EP80102957A EP0019906A1 EP 0019906 A1 EP0019906 A1 EP 0019906A1 EP 80102957 A EP80102957 A EP 80102957A EP 80102957 A EP80102957 A EP 80102957A EP 0019906 A1 EP0019906 A1 EP 0019906A1
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alkyl radical
atom
carbon atoms
imidazolidine
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Michael Dr. Dipl.-Chem. Wallrabenstein
Walter Dr. Dipl.-Chem. Brodowski
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Akzo NV
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    • C08G59/64—Amino alcohols

Definitions

  • the invention relates to a mixture which is cured under the influence of atmospheric moisture and a method for producing polyisocyanate polyadducts or crosslinked polyepoxides.
  • preparations which contain an oxazolidine and a polyfunctional isocyanate and harden in the presence of water to give tough, chemically resistant polymeric materials.
  • DE-OS 2 718 100 describes a process for the preparation of polyisocyanate polyadducts by reacting organic polyisocyanates with compounds which split off organic diamines under the hydrolytic influence of water.
  • Polycyclic condensation products of formaldehyde with aliphatic or cycloaliphatic diprimary 1,2-diamines are used here as compounds which split off organic diamines.
  • N N'-substituted imidazolidine derivatives or hexahydropyrimidine derivatives are proposed as moisture hardeners for plastic precursors which, by reaction of several hours with defined and in each case an H atom, have a H atom with a polyisocyanate and a polyisocyanate in one Equivalence ratio of 1: 1 can be synthesized.
  • the use of such compounds for the stated purpose therefore requires not only an additional synthesis step, but also a double amount of polyisocyanates, since practically as much polyisocyanate is used in the synthesis of these compounds as in the later use of the compounds as moisture hardeners.
  • the hydrocarbyl radical is a secondary alkyl or a cycloalkyl
  • the present invention relates to a process for the preparation of polyisocyanate or polyepox polyaddition products in the presence of water.
  • a process for the preparation of polyisocyanate or polyepox polyaddition products in the presence of water.
  • It also relates to the reaction mixtures suitable for carrying out the process according to the invention which, in addition to the polyisocyanates or polyepoxides mentioned and customary additives, contain defined moisture-activatable hardeners.
  • mixtures which contain at least one organic polyisocyanate or a polyepoxide and, as moisture-activatable hardener, an N, N'-substituted imidazolidine derivative or an N; N'-substituted hexahydropyrimidine derivative, cure in the presence of moisture ' and are tough, versatile, polymeric materials result.
  • the compounds in question do not contain a -CO-NH- group on any N atom and are used in amounts which ensure chemical hardening and are therefore considerably above the amounts which are required in catalytic applications of these compounds as built-up catalysts (cf. e.g. DT-OS 2 044 719). Many of these mixtures can be stored in the absence of moisture without any appreciable reaction between the hardeners used according to the invention and the polyisocyanate or polyepoxide to be hardened.
  • N, N'-substituted imidazolidine derivatives and N, N'-substituted hexahydropyrimidine derivatives can be used for the mixtures according to the invention.
  • the derivatives considered can be of low molecular weight or also have a higher molecular weight.
  • the moisture-activatable hardeners may not exceed one contain active hydrogen atom. Active hydrogen atoms are understood to mean the hydrogen atoms of primary and secondary amino groups, carboxyl and hydroxyl groups, which react with isocyanates. Such moisture-activatable hardeners which contain one or no active hydrogen atoms generally bring about greater stability or a longer storage period for the mixtures of substances under consideration.
  • the substituents for the low-molecular moisture hardeners should not exceed a certain number of carbon atoms.
  • a preferred group of the mixtures according to the invention is characterized in that it is an N, N'-substituted imidazolidine derivative, an imidazolidine of the general formula contains in which R 1 is an H atom, a hydroxyalkyl or alkyl radical having 1 to 12 C atoms, R 2 is an alkyl radical having 1 to 12 C atoms, or R 1 and R 2 are -CO-R 5 , -CH 2 -CH 2 -COOR 5 , wherein R 5 represents an alkyl group of up to 8 carbon atoms, and -CH 2 -CH 2 -CN, R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl radical having 1 to 5 carbon atoms and R 4 represents a hydrogen atom or an alkyl radical having 1 to 5 carbon atoms or R 3 and R 4 are a single alkylene radical of 4 to 6 carbon atoms and R is an H atom or an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms.
  • These compounds can be obtained, for example, by cyclization of produce secondary ethylenediamines with the corresponding carbonyl compounds, i.e. aldehydes or ketones of the specified constitution, such as formaldehyde or cyclohexanone.
  • imidazolidines examples include: 2-pentamethylene-N, N'-dimethylimidazolidine-1,3, N, N'-dimethylimidazolidine; N, N'-di-n-butylimidazolidine; N, N'-dicyclohexylimidazolidine, N, N I- di-i-propylimidazolidine; N, N'-bisdodecylimidazolidine.
  • R 1 and R 2 are -CO-R 5 , -CH 2 -CH 2 -COOR 5 , wherein
  • R 5 represents an alkyl group of up to 8 carbon atoms, and -CH 2 -CH 2 -CN.
  • R 1 can also be an H atom, a hydroxylalkyl radical or an alkyl radical with 1 to 12 C atoms.
  • imidazolidines are: N, N'-diethyl-B-dicarbäthoxyimidazolidin-1,3, N, N'-diacetyl-imidazolidine, N, N'-diethyl-ß-dicyano-imidazolidine, 2-pentamethylene-N, N'-diethyl-ß-dicyano-imidazolidine, N-ß-hydroxyethyl-N'-ß-cyanoethylimidazolidine; N, N'-diethyl-ß-dicyano-5-methylimidazolidine.
  • N, N'-diacylimidazolidines can be modified according to Mod. Magne and Sumrell, J.Anm. Oil Chem. Soc. 48 (1971), 254.
  • Oligomers can also be prepared with imidazolidine and hexahydropyrimidine groups. All bisacrylic compounds which contain two activated double bonds and can therefore add the corresponding diamines are suitable for this. So you can e.g. add the primary diamines ethylenediamine and propylenediamine to alkanediol diacrylates and then cyclize the resulting reaction products by reaction with aldehydes and ketones.
  • Preferred mixtures of this type according to the invention are characterized in that they contain imidazolidine oligomers or hexahydropyrimidine oligomers with a molecular weight of approximately 400 to 1,500, which by addition of primary diamines having 2 to 3 carbon atoms to alkanediol diacrylates and subsequent cyclization with aldehydes and Ketones of 1 to 9 carbon atoms have been obtained.
  • Such oligomers are obtained, for example, by adding ethylenediamine or propylenediamine to butanediol diacrylate and then cyclizing the resulting reaction products with carbonyl compounds, such as formaldehyde.
  • hexahydropyrimidine derivatives examples include 2-pentamethylene-N, N'-dimethyl-hexahydropyrimidine, N, N'-dibutyl-hexahydropyrimidine, N, N'-dibenzyl-hexahydropyrimidine, N, N'-bisdodecyl-hexahydropyrimidine, 2,2 -Dimethyl-N, N'-dibutyl-hexahydropyrimidine.
  • a large variety of polyfunctional isocyanates ie isocyanates which have at least two -NCO groups, can be used for the mixtures according to the invention.
  • each isocyanate can have two or more NCO groups which, in the presence of moisture , can be substituted with the N, N '-substituted imidazolidine derivatives or Use hexahydropyrimidine derivatives.
  • the customary and known NCO prepolymers with a molecular weight of about 500 to 10,000, preferably 2,000 to 5,000.
  • the polyisocyanates which can be used in the mixtures according to the invention include, for example, the aliphatic isocyanates, such as, for example, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,8-octamethylene diisocyanate, 1,12-dodecamethylene diisocyanate, 2,24-trimethylhexamethylene diisocyanate, and similar alkylene diisocyanates, 3,3'-diisocyanate dipropyl ether , 3-isocyanate-methyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate, cyclopentylene-1,3-diisocyanate, cyclohexylene-1,4-diisocyanate, methyl 2,6-diisocyanate caproate and related isocyanates, bis - (2-isocyanateethyl ) fumarate, 4-methyl-1,3-diisocyanate-cyclohexane, trans-vinyl diisocyanate
  • Suitable polyepoxides which can be used in the mixtures according to the invention are in principle all those polyepoxides which can be cured with amines. Examples of these are, in particular, the glycidyl ethers of bisphenol A, phenylglycidyl ether derivatives, tetrahydro- and hexahydrophthalic acid diglycidyl esters.
  • the mixtures according to the invention are inert and relatively stable in the absence of moisture. However, if the mixtures come into contact with moisture, they harden to form tough, solid polymeric materials.
  • An advantage of the mixtures is that the reaction does not proceed so quickly that they have to be processed in a too short time.
  • the reaction between the hardeners used according to the invention and the polyisocyanate or polyepoxide component is described in generally caused by atmospheric moisture. If necessary, however, water can also be added to the mixtures for curing. Although the hydrolysis of the hardener, which is the elimination of reactive secondary di-; causes amines, and the subsequent polyaddition occurs even at room temperature, elevated temperatures can favor the reaction and curing. In general, temperatures up to 60 ° C. are completely sufficient for this.
  • the present invention thus also relates to a process for the preparation of polyisocyanate polyadducts or crosslinked epoxy resins in the presence of water by reacting organic polyisocyanates or polyepoxides with compounds which split off organic diamines under the hydrolytic influence of water, which is characterized in that hydrolytic influence of water organic compounds which split off secondary diamines and which use the imidazolidine or hexahydropyrimidine derivatives defined in claims 1 to 7.
  • varnishes With the mixtures according to the invention or the method according to the invention, varnishes, seamless floor coverings, joint sealing compounds, seals, adhesives for natural and synthetic materials, etc. produce.
  • the mixtures according to the invention can be used with or without a solvent.
  • Aromatic solvents such as toluene, xylene, esters such as ethyl glycol acetate, butyl acetate and ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone are particularly suitable as solvents.
  • the ratio of the molar equivalents of isocyanate to the hardeners used according to the invention can vary within wide limits, and it can also be used to influence the type and properties of the resulting materials.
  • the ratio of the molar equivalents of isocyanate to the hardener in the mixtures according to the invention is 1:10 to 10: 1, preferably 1: 1.1 to about 2.5: 1.
  • the ratio of the molar equivalents of glycidyl groups to the hardeners used according to the invention can be about 1:10 to 10: 1, preferably 1: 1 to about 2: 1.
  • the curing reaction proceeds advantageously when conventional catalysts are added, e.g. Phenol.
  • the mixtures according to the invention can of course contain the customarily used auxiliaries and additives.
  • auxiliaries and additives e.g. Pigments, anti-settling agents, leveling agents and fillers such as heavy spar, chalk powder, talc.
  • reaction solution was freed from toluene in a rotary evaporator. After cleaning in a high vacuum, the yield is approximately 90%. This was followed by a double fractional distillation of the reaction product - in a high vacuum.
  • N, N'-diethyl-ß-dicyano-5-methylimidazolidine could be obtained by the above process.
  • the yield was 90%.
  • N, N'-dibenzylaminopropane was prepared by reacting one mole of dibromopropane with 5 moles of benzylamine (analogously to Hofmann J.pr. Chem. 1859, 388). Kp 180 - 185 ° C / 0.02 mm.
  • Acrylic acid diethylamide was analogous to H.R. Snyder and R.E. Putnam, J.Am.Soc. Vol. 76 (1954) 34 made from diethylamine and acrylic acid chloride in benzene. Bp 96 ° C / 10 mm.
  • the recorded IR spectrum showed the absorption of the OH group at 3,200 - 3,600 cm -1 and the C ⁇ N absorption band at 2,200 cm -1 .
  • the product was cleaned in a high vacuum.
  • N N'-bisdodecyl-hexahydropyrimidine was prepared analogously to Example 11, 1,3-dibromopropane was used instead of 1,2-dibromoethane.
  • N, N'-bis (dodecyl) -1,3-diaminopropane was increased to 61% by salting out the ether with sodium chloride.
  • the yield of the N, N'-bisdodecyl-hexahydropyrimidine was 95%.
  • the viscous imidazolidine and hexahydropyrimidine derivatives prepared in Examples 1 to 13 were diluted with 20% anhydrous methyl isobutyl ketone.
  • the solutions were mixed with the equivalent amounts of a 75% Desmodur N solution in xylene / ethyl glycol acetate 1: 1 from Bayer AG and mixed for 10 minutes with a magnetic stirrer.
  • the solutions obtained were spread on cleaned and deoiled black plates with a spiral or lacquer dumbbell to a layer thickness of approx. 100 ⁇ . Thereafter, from the time the paint was applied, the drying time was determined, in which the paint film obtained became touch-dry.
  • the paint solution was spread on punched, oiled black sheets with a dumbbell and at room temperature door left.
  • the paint film on the black plate was dry to the touch after 10-15 minutes.
  • the service life of the coating solution was over 5 hours.
  • Desmodur N aliphatic polyisocyanate from Bayer AG
  • the touch-dry time was 10-15 min.
  • the epoxy compound was mixed at room temperature with the stoichiometrically calculated amounts of hardness (imidazolidine or hexahydropyrimidine derivatives) with the addition of anhydrous toluene for 5-10 minutes.
  • the solution was spread on a glass plate with a spiral film puller for 150 ⁇ .
  • the paint films were dried at 60 ° C. while admitting air. At intervals of 15 minutes, the time after which the film was touch-dried was checked.

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Abstract

Gemische, die a) ein organisches Polyisocyanat oder ein Polyepoxid und b) als feuchtigkeitsaktivierbaren Härter in einer für eine chemische Vernetzungsreaktion ausreichenden Menge ein N,N'-substituiertes Imidazolidinderivat (1) oder ein N,N'-substituiertes Hexahydropyrimidinderivat (2) enthalten, die an keinem N-Atom eine -CO-NH-Gruppierung aufweisen, werden unter dem Einfluß von Luftfeuchtigkeit ausgehärtet. Mit den unter dem hydrolytischen Einfluß von Wasser organische sekundäre Diamine abspaltenden N,N'-substituierten Imidazolidin- oder N,N'-substituierten Hexahydropyrimidinderivaten lassen sich in Gegenwart von Wasser durch Umsetzung mit Polyisocyanaten oder Polyepoxiden herstellen. <IMAGE> R1 = H-Atom, Hydroxyalkyl- oder Alkylrest mit 1-12 C-Atomen; R2=Alkylrest mit 1-12 C-Atomen oder R1 und R2= -COR5, -CH2-CH2-COOR5, -CH2-CH2-CON(R5)2-CH2-CH2 -CN-; R5=Alkylgruppe bis zu 8 C-Atomen; R3= H-Atom oder Alkylrest mit 1-5 C-Atomen: R4= H-Atom oder Alkylrest mit 1-5 C-Atomen; oder R3 und R4 einen einzigen Alkylenrest von 4-6 C-Atomen; R = H-Atom oder Alkylrest mit 1-4 C-Atomen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein unter dem Einfluß von Luftfeuchtigkeit ausgehärtet werdendes Gemisch und ein Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten oder vernetzten Polyepoxiden.
  • Nach der DE-OS 2 018 233 sind Zubereitungen bekannt, welche ein Oxazolidin und ein polyfunktionelles Isocyanat enthalten und in Gegenwart von Wasser aushärten, um zähe, chemisch widerstandsfähige polymere Materialien zu ergeben.
  • In der DE-OS 2 718 100 wird ein Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten durch Umsetzung von organischen Polyisocyanaten mit unter dem hydrolytischen Einfluß von Wasser organische Diamine abspaltenden Verbindungen beschrieben. Als organische Diamine abspaltende Verbindungen werden hierin polycyclische Kondensationsprodukte des Formaldehyds mit aliphatischen oder cycloaliphatischen diprimären 1,2-Diaminen verwendet.
  • In der DT-OS 2 739 313 werden als Feuchtigkeitshärter für Kunststoffvorläufer N,N'-substituierte Imidazolidinderivate oder Hexahydropyrimidinderivate vorgeschlagen, die durch mehrstündige Umsetzung von definierten und in jedem Fall an einem N-Atom ein H-Atom aufweisenden Cycloaminalen mit einem Polyisocyanat in einem Äquivalenzverhältnis von 1 : 1 synthetisiert werden. Der Einsatz derartiger Verbindungen für den genannten Zweck erfordert also nicht nur eine zusätzliche Synthesestufe, sondern auch eine doppelte Menge an Polyisocyanaten, da bei der Synthese dieser Verbindungen praktisch genauso viel Polyisocyanat verbraucht wird wie bei der späteren Anwendung der Verbindungen als Feuchtigkeitshärter.
  • Aus der US-PS 3 787 416 ist es bekannt, N-hydroxyalkyl-N'-hydrocarbylhexahydropyrimidine oder N-alkoxyalkyl-N'-hydrocarbyl-hexahydropyrimidine, in denen der Hydrocarbylrest ein sekundäres Alkyl oder ein Cycloalkyl ist, als Härtungskatalysator bei der Polyurethan- und Epoxyharzherstellung zu verwenden. Diese Verbindungen werden in den für Katalysatoren üblichen minimalen Mengen von 0,1 bis 1%, bezogen auf das Reaktionsgemisch, angewendet. Derartige katalytische Gewichtsmengen sind ungeeignet, mit Polyepoxiden oder Polyisocyanaten unter dem Einfluß von Luftfeuchtigkeit aushärtbare Gemische zu ergeben.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanat bzw. Polyepox-Polyadditionsprodukten in Gegenwart von Wasser.durch Umsetzung von organischen Polyisocyanaten oder Polyepoxiden mit bestimmten, nachstehend näher beschriebenen, feuchtigkeitsaktivierbaren Härtern. Sie betrifft auch die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Reaktionsgemische, die neben den erwähnten Polyisocyanaten oder Polyepoxiden und üblichen Zusatzstoffen definierte feuchtigkeitsaktivierbare Härter enthalten.
  • Es wurde gefunden, daß Gemische, die mindestens ein organisches Polyisocyanat oder ein Polyepoxid und als feuchtigkeitsaktivierbaren Härter ein N,N'-substituiertes Imidazolidinderivat oder ein N;N'-substituiertes Hexahydropyrimidinderivat enthalten, in Gegenwart von Feuchtigkeit aushärten' und zähe, vielseitig verwendbare, polymere Materialien ergeben. Die in Rede stehenden Verbindungen enthalten an keinem N-Atom eine -CO-NH- -Gruppierung und werden in Mengen eingesetzt, die eine chemische Härtung gewährleisten und daher erheblich über den Mengen liegen, die bei katalytischen Anwendungen dieser Verbindungen als Aufbaukatalysatoren erforderlich sind (vgl. z.B. DT-OS 2 044 719). Viele dieser Gemische lassen sich in Abwesenheit von Feuchtigkeit ohne eine nennenswerte Reaktion zwischen den erfindungsgemäß verwendeten Härtern und dem zu härtenden Polyisocyanat oder Polyepoxid lagern.
  • Für die erfindungsgemäßen Gemische kann eine Vielzahl von N,N'-substituierten Imidazolidinderivaten und N,N'-substituierten Hexahydropyrimidinderivaten verwendet werden. Die in Betracht gezogenen Derivate können niedermolekular sein oder auch ein höheres Molekulargewicht aufweisen. Die feuchtigkeitsaktivierbaren Härter dürfen höchstens ein aktives Wasserstoffatom enthalten. Unter aktiven Wasserstoffatomen werden die Wasserstoffatome von primären und sekundären Aminogruppen, Carboxyl- und Hydroxylgruppen verstanden, die mit Isocyanaten in Reaktion treten. Solche feuchtigkeitsaktivierbaren Härter, die ein oder kein aktives Wasserstoffatom enthalten, bewirken im allgemeinen eine größere Stabilität oder längere Lagerdauer der in Betracht gezogenen Stoffgemische. Auch sollten in der Regel die Substituenten der niedermolekularen Feuchtigkeitshärter, schon aus ökonomischen Grün-' den, eine gewisse Kohlenstoffanzahl nicht überschreiten. Es kann zuweilen zur Steuerung der Reaktionsgeschwindigkeit vorteilhaft sein, Gemische aus N,N'-substituierten Imidazolidinderivaten und/oder N,N'-substituierten Hexahydropyrimidinderivaten einzusetzen.
  • Eine bevorzugte Gruppe der erfindungsgemäßen Gemische ist dadurch gekennzeichnet, daß es als N,N'-substituiertes Imidazolidinderivat ein Imidazolidin der allgemeinen Formel
    Figure imgb0001
    enthält, worin R1 ein H-Atom, einen Hydroxyalkyl- oder Alkylrest mit 1 - 12 C-Atomen, R2 einen Alkylrest mit 1 - 12 C-Atomen, oder R1 und R2 -CO-R5, -CH2-CH2-COOR5,
    Figure imgb0002
    worin R5 eine Alkylgruppe bis zu 8 C-Atomen darstellt, und -CH2-CH2-CN, R3 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 5 C-Atomen und R4 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 5 C-Atomen oder R3 und R4 einen einzigen Alkylenrest von 4 bis 6 C-Atomen und R ein H-Atom oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten.Diese Verbindungen lassen sich z.B. durch Cyclisierung von sekundären Äthylendiaminen mit den entsprechenden Carbonylverbindungen, also Aldehyden oder Ketonen der vorgegebenen Konstitution, wie Formaldehyd oder Cyclohexanon, herstellen.
  • Als Beispiele derartiger Imidazolidine seien genannt: 2-Pentamethylen-N,N'-dimethylimidazolidin-1,3, N,N'-Dimethylimidazo- lidin; N,N'-Di-n-butylimidazolidin; N,N'-Dicyclohexylimidazo- lidin, N,NI-Di-i-propylimidazolidin; N,N'-Bisdodecylimidazo- lidin.
  • Eine weitere bevorzugte Gruppe der erfindungsgemäßen Imidazolidinderivate ist dadurch gekennzeichnet, daß im obigen Formelbild R1 und R2 -CO-R5, -CH2-CH2-COOR5,
    Figure imgb0003
    worin
  • R5 eine Alkylgruppe bis zu 8 C-Atomen darstellt, und -CH2-CH2-CN bedeuten. Hierbei kann R1 auch ein H-Atom, ein Hydroxylalkylrest oder ein Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen sein.
  • Als Beispiele derartiger Imidazolidine seien genannt: N,N'-Diäthyl-B-dicarbäthoxyimidazolidin-1,3, N,N'-Diacetyl-imidazolidin, N,N'-Diäthyl-ß-dicyano-imidazolidin, 2-Pentamethylen-N,N'-diäthyl-ß-dicyano-imidazolidin, N-ß-Hydroxyäthyl-N'-ß- cyanoäthylimidazolidin; N,N'-Diäthyl-ß-dicyano-5-methylimida- zolidin.
  • N,N'-Diacylimidazolidine können nach Mod. Magne und Sumrell, J.Anm. Oil Chem. Soc.48 (1971), 254, hergestellt werden. Die Herstellung der. anderen erwähnten Imidazolidinderivate kann z.B. durch Addition der entsprechenden, sekundäre N-Atome aufweisenden Imidazolidine an die konstitutionsmäßig vor- - gegebenen Verbindungen mit aktivierten C=C-Doppelbindungen erfolgen. Desweiteren ist es möglich, Äthylendiamin an eine entsprechende Verbindung mit aktivierten C=C-Doppelbindungen, wie Acrylnitril, Acrylamid, Acrylsäureester, zu addieren, um danach eine Cyclisierung des Reaktionsproduktes mit der entsprechenden Carbonylverbindung durchzuführen.
  • Mit Imidazolidin- und Hexahydropyrimidingruppierungen lassen sich auch Oligomere herstellen. Es eignen sich hierfür alle Bisacrylverbindungen, die zwei aktivierte Doppelbindungen enthalten und deshalb die entsprechenden Diamine addieren können. So kann man z.B. die primären Diamine Äthylendiamin und Propylendiamin an Alkandioldiacrylate addieren und die entstandenen Reaktionsprodukte anschließend durch Umsetzung mit Aldehyden und Ketonen cyclisieren. Bevorzugte erfindungsgemäße Gemische dieser Art sind dadurch gekennzeichnet, daß sie Imidazolidin-Oligomere oder Hexahydropyrimidin-Oligomere mit einem Molekulargewicht von ca. 400 bis 1.500 enthalten, die durch Addition von primären Diaminen mit 2 bis 3 C-Atomen an Alkandioldiacrylate und anschließende Cyclisierung mit Aldehyden und Ketonen von 1 bis 9 C-Atomen erhalten worden sind. Derartige Oligomere erhält man zum Beispiel, wenn man Äthylendiamin oder Propylendiamin an Butandioldiacrylat addiert und anschließend die entstandenen Reaktionsprodukte mit Carbonylverbindungen, wie Formaldehyd cyclisiert.
  • Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Gemische sind dadurch gekennzeichnet,daß sie ein substituiertes Hexahydropyrimidinderivat der allgemeinen Formel
    Figure imgb0004
    enthält, worin R1 ein H-Atom, einen Hydroxyalkylrest oder Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, R2 einen Alkylrest mit 1 - 12 C-Atomen, oder R1 und R2 -CO-R5, -CH2-CH 2-COOR 5,
    Figure imgb0005
    worin R5 eine Alkylgruppe bis zu 8 C-Atomen darstellt, und -CH2-CH2-CN, R3 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 - 5 C-Atomen und R4 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 - 5 C-Atomen oder R3 und R4 einen einzigen Alkylenrest von 4 - 6 C-Atomen bedeuten. Als Beispiele derartiger Hexahydropyrimidinderivate seien genannt: 2-Pentamethylen-N,N'-dimethyl-hexahydropyrimidin, N,N'-Dibutyl-hexahydropyrimidin, N,N'-Dibenzyl-hexahydropyrimidin, N,N'-Bisdodecyl-hexahydropyrimidin, 2,2-Dimethyl-N,N'-dibutyl- hexahydropyrimidin.
  • Sie lassen sich ähnlich wie im Falle der Herstellung der obigen Imidazolidinderivate z.B. durch Cyclisierung von sekundären Propylendiaminen mit den entsprechenden konstitutionsmäßig vorgegebenen Carbonylverbindungen herstellen.
  • Ferner sind erfindungsgemäß solche Hexahydropyrimidinderivate sehr gut geeignet, für die im obigen Formelbild R1 und R2 -CO-R5,-CH2-CH2-COOR5,-CH2-CH2-CN und
    Figure imgb0006
    bedeuten, worin R eine Alkylgruppe bis zu 8 C-Atomen darstellt. Ferner kann R1 ein H-Atom, einen Hydroxyalkyl-oder einen Alkylrest mit l bis 12 C-7 tomen bedeuten. Als Beispiele derartiger Hexahydropyrimidine seien genannt:
    • N,N'-Diacetylhexahydropyrimidin, N,N'-Di-ß-cyanoäthyl-hexahydropyrimidin, N,N'-Di-ß-carbäthoxyäthyl-hexahydropyrimidin, N,N'-Bis(propionsäurediäthylamido)- hexahydropyrimidin. N,N'-Diacetyltetrahydropyrimidin kann nach Mod, Magne und Sumrell, J.Am. Oil. Chem. Soc. 48 (1971), 254, hergestellt werden. Die Herstellung der anderen erwähnten Hexahydropyrimidinderivate kann z.B. wieder analog der Herstellung der obigen Imidazolidinderivate durch Addition der entsprechenden, sekundäre N-Atome aufweisenden Hexahydropyrimidine an die konstitutionsmäßig vorgegebenen Verbindungen mit aktivierten C = C-Doppelbindungen erfolgen. Desweiteren ist es möglich, Propylendiamin an eine entsprechende Verbindung mit aktivierten C=C-Doppelbindungen, wie Acrylnitr Acrylamid und Acrylester,zu addieren und danach eine Cyclisierung des Reaktionsproduktes mit der entsprechenden, konstitutionsmäßig vorgegebenen Carbonylverbindung durchzuführen
  • Eine große Vielzahl von polyfunktionellen Isocyanaten, d.h. Isocyanaten, die zumindest zwei -NCO-Gruppen aufweisen, ist für die erfindungsgemäßen Gemische verwendbar. Paktisch läßt sich-jedes Isocyanat mit zwei oder mehr NCO-Gruppen, die in Gegenwart von Feuchtigkeit mit den erfindungsgemäß verwendeten N,N'-substituierten Imidazolidinderivaten oder Hexahydropyrimidinderivaten in Reaktion treten, verwenden. Eingeschlossen sind hierin auch die üblichen und bekannten NCO-Präpolymeren mit einem Molekulargewicht von etwa 500 bis 10.000, vorzugsweise von 2.000 - 5.000.
  • Zu den bei den erfindungsgemäßen Gemischen verwendbaren Polyisocyanaten gehören beispielsweise die aliphatischen Isocyanate, wie z.B. 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,8-Octamethylendiisocyanat, 1,12-Dodecamethylendiisocyanat, 2,24-Trimethylhexamethylendiisocyanat, und ähnliche Alkylendiisocyanate, 3,3'-Diisocyanatdipropyläther, 3-Isocyanat- methyl-3,5,5-trimethylcyclohexylisocyanat, Cyclopentylen-1,3-diisocyanat, Cyclohexylen-1,4-diisocyanat, Methyl-2,6-diisocyanatcaproat und verwandte Isocyanate, Bis -(2-Iso- cyanatäthyl)-fumarat, 4-Methyl-1,3-diisocyanatcyclohexan, trans-Vinylendiisocyanat und ähnliche ungesättigte Isocyanate, 4,4'Methylen-bis(isocyanatcyclohexan) und verwandte Isocyanate, Menthandiisocyanat, N,N',N"-tris-(6-Isocyanathexamethylen)-biuret und verwandte Isocyanate, Bis-(2-Isocyanatäthyl)-carbonat und ähnliche Carbonatdiisocyanate sowie andere bekannte aus aliphatischen Polyaminen abgeleitete Isocyanate, aromatische Isocyanate, wie z.B. Toluylendiisocyanate, Xylylendiisocyanate, Dianisidindiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 1-Äthoxy-2,4-diisocyanatbenzol, l-Chlor-2,4-diisocyanatbenzol, Tris-(4-Isocyanatphenyl)-methan, Naphthalindiisocyanate, Fluorendiisocyanate, 4,4'-Biphenyldiisocyanat; Phenylendiisocyanate, 3,3'-Dimethyl-4,4'-biphenyldiisocyanat, p-Isocyanatbenzylisocyanat, Tetrachlor-1,3-phenylendiisocyanat und verwandte Isocyanate, 2,4-6-Tribrom-1,3-phenylendiisocyanat, Bis-(2-Isocyanatäthyl)-benzol, Vinylpolymere, welche beispielsweise Isocyanatäthylmethacrylat oder -acrylat als Monomeres oder Comonomeres enthalten, Präpolymere von Polyisocyanaten mit Polyhydroxyl- oder Polyamin-Ver- bindungen, wie z.B. die Präpolymeren von 3-Isocyanatmethyl-3,3,5-trimethylcyclohexylisocyanat, Toluylendiisocyanat, Methandiisocyanat, 4,4'-Methylen-bis-(cyclohexylisocyanat), 4.4'-Methylen-bis-(isocyanatcyclohexan), 2-Isocyanatäthyl-6-isocyanatcaproat und dgl. mit Polyätherpolyolen, Polyesterpolyolen und dgl.
  • Als in den erfindungsgemäßen Gemischen verwendbare Polyepoxide eignen sich grundsätzlich alle die Polyepoxide, die sich mit Aminen härten lassen. Beispiele dafür sind insbesondere die Glycidyläther von Bisphenol A, Phenylglycidyläther-Derivate, Tetrahydro- und Hexahydrophthalsäure-diglycidylester.
  • Die erfindungsgemäßen Gemische sind bei Abwesenheit von Feuchtigkeit reaktionsträge und relativ stabil. Kommen die Gemische jedoch mit Feuchtigkeit in Berührung, härten sie zu zähen, festen polymeren Materialien. Ein Vorteil der Gemische besteht darin, daß die Reaktion nicht so schnell verläuft, daß ihre Verarbeitung in zu kurzer Zeit erfolgen muß.
  • Die Reaktion zwischen den erfindungsgemäß verwendeten Härtern und dem Polyisocyanat- bzw. Polyepoxid-Bestandteil wird im allgemeinen durch atmosphärische Feuchtigkeit bewirkt. Gegebenenfalls kann jedoch den Mischungen zur Härtung auch Wasser zugesetzt werden. Obgleich die Hydrolyse der Härter, die.die Abspaltung von reaktionsfähigen sekundären Di- ; aminen bewirkt, und die sich daran anschließende Polyaddition auch bei Raumtemperatur eintritt, können erhöhte Temperaturen die Reaktion und Härtung begünstigen. Im allgemeinen sind hierfür Temperaturen bis 600C vollkommen ausreichend.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten oder vernetzten Epoxiharzen in Gegenwart von Wasser durch Umsetzung von organischen Polyisocyanaten oder Polyepoxiden mit unter dem hydrolytischen Einfluß von Wasser organische Diamine abgespaltende Verbindungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als unter dem hydrolytischen Einfluß von Wasser organische sekundäre Diamine abspaltende Verbindungen die in den Ansprüchen 1 bis 7 definierten Imidazolidin- oder Hexahydropyrimidinderivate verwendet.
  • Mit den erfindungsgemäßen Mischungen bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man Lacke, nahtlose Bodenbeläge, Fugenvergußmassen, Dichtungen, Klebstoffe für natürliche und synthetische Materialien u.a. herstellen. Die erfindungsgemäßen Gemische sind mit oder ohne Lösungsmittel verwendbar. Als Lösungsmittel eignen sich insbesondere aromatische Lösungsmittel wie Toluol, Xylol, Ester wie Äthylglykolacetat, Butylacetat und Ketone wie Methyläthylketon, Methylisobutylketon.
  • Das Verhältnis der Moläquivalente von Isocyanat zu den erfindungsgemäß verwendeten Härtern kann in weiten Grenzen variieren, und man kann mit ihm auch die Art und Eigenschaften der sich ergebenden Materialien beeinflussen. Im allgemeinen beträgt das Verhältnis der Moläquivalente von Isocyanat zum Härter bei den erfindungsgemäßen Gemischen 1 : 10 bis 10 : 1, vorzugsweise 1 : 1,1 bis etwa 2,5 : 1. Das Verhältnis der Moläquivalente von Glycidylgruppen zu den erfindungsgemäß verwendeten Härtern kann etwa 1:10 bis 10:1 betragen, vorzugsweise 1:1 bis etwa 2:1 . Die Härtungsreaktion verläuft vorteilhaft bei Zugabe üblicher Katalysatoren, z.B. Phenol.
  • Die erfindungsgemäßen Gemische können selbstverständlich die üblich verwendeten Hilfs- und Zusatzmittel enthalten. Als solche kommen z.B. Pigmente, Antiabsetzmittel, Verlaufsmittel und Füllstoffe, wie Schwerspat, Kreidepulver, Talkum, in Betracht.
    • Beispiel 1
  • Herstellung von 2-Pentamethylen-N,N'-dimethylimidazolidin-1,3 durch Cyclisierung von N,N'-Dimethyläthylendiamin mit Cyclohexanon.
  • In einen 2-Halskolben,versehen mit Rührer, Aufsatz zur Wasserabscheidung mit Rückflußkühler und Trockenrohr,wurden 400 ml Benzol, 83 g (0,94 Mol) N,N'-Dimethyläthylendiamin und 92,4 g (0,94 Mol) Cyclohexanon gegeben. Die Reaktionsmischung wird unter Rückfluß erhitzt, wobei das Wasser als Azeotrop abdestillierte und im Wasserabscheider nach Abtrennung von Benzol gesammelt und abgelassen wurde. Nach etwa 3 Stunden war die Wasserabscheidung beendet. Aus dem Kolbeninhalt wurde das Benzol abdestilliert und anschließend das Reaktionsprodukt durch zweimalige fraktionierte Destillation im Vakuum rein gewonnen. Kp: 333°K/399 Pa.
  • Die Ausbeute an 2-Pentamethylen-N,N'-dimethylimidazolidin-1,3 beträgt ca. 50%.
  • Elementaranalyse errechnet für C10 H 20 N 2:
    • C 71,5 H 11,9 N 16,6
    • C 70,4 H 12,0 N 17,0
    Beispiel 2
  • Herstellung von N,N'-Diäthyl-ß-dicarbäthoxy-imidazolidin-l,3 durch Addition von Äthylendiamin an Acrylsäureäthylester und anschließende Cyclisierung mit Paraformaldehyd.
  • In einen 3-Halskolben mit Rührer, Tropftrichter, Aufsatz für Wasserabscheidung und Rückflußkühler mit Trockenrohr wurden 33,5 ml (0,5 Mol) Äthylendiamin und 200 ml Toluol gegeben. Die Lösung wurde auf 2730K abgekühlt, danach wurden 108 ml (1 Mol) Acrylsäureäthylester langsam bei 273-278°K zugetropft. Die Kühlung wurdenun abgesetzt und die Temperatur des Kolbeninhalts stieg nach,etwa einer Stunde auf Raumtemperatur an. Bei Raumtemperatur wurde noch 3 Stunden gerührt; danach wurden 15 g (0,5 Mol) Paraformalaldehyd zugesetzt und die Reaktionsmischung unter Rückfluß erhitzt. In 1,5 - 2 Stunden wurde die berechnete Wassermenge durch azeotrope Destillation abgeschieden.
  • Zunächst wurde im Rotationsverdampfer die Reaktionslösung vom Toluol befreit. Nach der Reinigung im Hochvakuum beträgt die Ausbeute ca. 90%. Anschließend folgte eine zweimalige fraktionierte Destillation des Reaktionsproduktes - im Hochvakuum.
    Figure imgb0007
  • N,N'-Diäthyl-ß-dicarbäthoxy-imidazolidin-1,3 siedete bei 4030K/13 Pa. Die Ausbeute betrug 60%.
  • Elementaranalyse für C 13 H 24 N 28 berechnet: C 57,4 H 8,8 N 10,3 gefunden : C 56,9 H 9,2 N 11,0
    • Beispiel 3
  • Herstellung von 2-Pentamethylen-N,N'-diäthyl-ß-carbäthoxy- imidazolidin durch Addition von 2-Pentamethylen-1,3-imidazolidin an Acrylsäureäthylester.
  • In einem Zweihalskolben mit Rührer und Kühler mit Trockenrohr werden 200 ml wasserfreies Methanol, 100 g (1 Mol) Acrylsäureäthylester,stabilisiert mit 100 ppm Hydrochinon, und 30 g (0,5 Mol) 2-Pentamethylen-1,3-imidazolidin gegeben. Die Reaktionslösung wird bei Zimmertemperatur 48 Stunden gerührt. Anschließend wird das Methanol und Reste des nichtumgesetzten Ausgangsmaterials im Rotationsverdampfer unter Hochvakuum abdestilliert.
  • Die Ausbeute des erhaltenen 2-Pentamethylen-N,N'-diäthyl-ß- carbäthoxyimidazolidin betrug 93%.
  • Elementaranalyse für C 18 H 24 N 2 berechnet: C 63,5 H 9,4 N 8,2 gefunden: C 63,9 H 9,8 N 8,8
    • Beispiel 4, 5 und 6
  • Herstellung von N,N'-Diäthyl-ß-dicyano-imidazolidin und N,N'-Diäthyl-ß-dicyano-hexahydropyrimidin durch Addition von Äthylendiamin bzw. 1,3-Diaminopropan.an Acrylnitril und anschließende Cyclisierung mit Paraformaldehyd.
  • Zu einer Lösung von 60,1 g (1 Mol) Äthylendiamin in 300 ml Methanol wurden in Stickstoffatmosphäre mit Hydrochinon stabilisiertes Acrylnitril bei 273-278°K zugetropft. Die Kühlung wurde weggenommen und der Kolbeninhalt bei Zimmertemperatur über Nacht gerührt. Nach dem Abdestillieren des Methanols wurde das Additionsprodukt mit 500 ml Toluol und 15,85 g Paraformaldehyd versetzt und unter Rückfluß erhitzt. Das durch Cyclisierung freiwerdende Wasser wurde dabei azeotrop entfernt. Nach Evaporation des Lösungsmittels im Hochvakuum wurde N,N'-Diäthyl-ß-dicyanoimidazolin in 92%- iger Ausbeute erhalten.
  • Elementaranalyse für C 9 H 14 N 4 berechnet: C 61,1; H 7,9; N 31,4 gefunden : C 61,1; H 8,1; N 31,7
  • Mit 1,3-Diaminopropan anstelle von Äthylendiamin konnte nach diesem Verfahren N,N'-Diäthyl-ß-dicyanohexahydropyrimidin in > 90%-iger Ausbeute erhalten werden.
  • Mit 1,2-Diaminopropan anstelle von Äthylendiamin konnte nach obigem Verfahren N,N'-Diäthyl-ß-dicyano-5-methylimidazolidin erhalten werden. Die Ausbeute betrug 90%.
    • Beispiel 7 Herstellung von N,N'-Dibenzyl-hexahydropyrimidin
  • N,N'-Dibenzylaminopropan wurde durch Umsetzung von einem Mol Dibrompropan mit 5 Mol Benzylamin (analog nach Hofmann J.pr. Chem. 1859, 388) hergestellt. Kp 180 - 185 °C/0,02 mm.
  • In einem Kolben, versehen mit Wasserabscheider und Rückflußkühler, wurden 0,1 Mol N,N'-Dibenzoylaminopropan mit einem 10%-igen molaren überschuß an Paraformaldehyd in 150 ml Toluol unter Sieden am Rückfluß umgesetzt.
  • Das bei der Cyclisierungsreaktion freiwerdende Wasser wurde azeotrop aus dem Kolbeninhalt entfernt und im Wasserabscheider gesammelt. Nach 5 Stunden waren 93% der Theorie Wasser abgespalten. Nach dem Abdestillieren des Toluols wurde die Substanz im Hochvakuum von weiteren Spuren des Lösungs- mittels und der Ausgangsverbindung befreit.
  • Ausbeute 85% Elementaranalyse für C18H22N2 berechnet: C 81,2; H 8,3; N 10,5 gefunden : C 81,0; H 8,3; N 11,2
    • Beispiel 8
  • Herstellung von N,N'-Dibutyl-hexahydropyrimidin. Sie erfolgte ganz analog Beispiel 7 aus 1,3-Dibrompropan und Butylamin und anschließende Cyclisierung mit Paraformaldehyd.
    • Beispiel 9
  • Herstellung von N,N'-Bis(propionsäurediäthylamido)-imidazolidin durch.Addition von Äthylendiamin an Acrylsäurediäthylamid und anschließende Cyclisierung mit Formaldehyd
  • Acrylsäurediäthylamid wurde analog H.R. Snyder und R.E. Putnam, J.Am.Soc. Vol. 76 (1954) 34 aus Diäthylamin und Acrylsäurechlorid in Benzol hergestellt. Kp 96°C/10 mm.
  • In einem 250 ml Dreihalskolben mit Tropfrichter, Rührer und Thermometer wurden 2,6 g (43,3 mM) Äthylendiamin, gelöst in 100 ml Toluol, vorgelegt und auf 0°C abgekühlt. Dazu wurden 11 g (86,6 mM) Acrylsäurediäthylamid, gelöst in 50 ml Toluol, langsam zugetropft. Nach einer Stunde wurde die Kühlung weggenommen und bei Raumtemperatur über Nacht weitergerührt. Nach einer Rührzeit von 16 Stunden wurden zu dem Ansatz 1,36 g Paraformaldehyd gegeben und durch Kochen am Rückfluß die Verbindung cyclisiert. Das abgespaltene Wasser wurde azeotrop aus dem Reaktionsgefäß entfernt. Nach Beendigung der Cyclisierung wurde das Toluol abdestilliert und der gelbe flüssige Rückstand wurde im Hochvakuum gereinigt.
  • Ausbeute ca. 40% Elementaranalyse für C 17 H 34 N 4 0 2 berechnet: C 62,8 H 10,43 N 17,18 gefunden : C 62,2 H 10,6 N 18,0
    • Beispiel 10 Herstellung von 1-ß-Hydroxyäthyl-3-ß-cyanoäthy1-imidazolidin
  • In einem Zweihalskolben mit Rührer, Wasserabscheider und Rückflußkühler wurden in 300 ml Toluol 104,2 g(1 Mol) Aminoäthyl- äthanolamin und 30 g Paraformaldehyd gelöst und unter Rückfluß gekocht. Nach 3 Stunden waren die berechneten Mengen Xasser ausgekreist. Das Toluol wurde durch Destillation entfernt und das N-Hydroxyäthyl-imidazolidin im Vakuum destilliert. Kp. 70°C/0,1 mm
    • Ausbeute: ca. 80%
  • 0,5 Mol N-Hydroxyäthyl-imidazolidin wurden auf 0-3°C abgekühlt und 0,5 Mol Acrylnitril zugetropft. Nach Beendigung des Zutropfens wurde die Kühlung abgeschaltet und der Kolbeninhalt 20 Std. noch bei Raumtemperatur gerührt. Die erhaltene Verbindung 1-ß-Hydroxyäthyl-3-ß-cyanoäthyltmidazolidin wurde im Hochvakuum von Verunreinigungen befreit.
  • Ausbeute: 90% d.Th.
  • Elementaranalyse für:
    Figure imgb0008
  • berechnet: C 56,80; H 8,88; N 24,85 gefunden C 57,0 ; H 9,2 ; N 25,7
  • Das aufgenommene IR-Spektrum zeigte bei 3.200 - 3.600 cm-1 die Absorption der OH-Gruppe und bei 2.200 cm-1 die C≡N-Absorptionsbande.
    • Beispiel 11
  • Herstellung von N,N'-Bisdodecylimidazolidin 1,5 Mol Dodecylamin wurden aufgeschmolzen und bei 30°C 0,17 Mol 1,2-Dibromäthan zugetropft. Nach dem Abklingen der exothermen Reaktion wurde die Lösung noch 4 Stdn. auf 80°C erhitzt. Das festgewordene Produkt wurde in Wasser aufgenommen und ausgeäthert.
  • Das Produkt wurde im Hochvakuum gereinigt.
    • Ausbeute: 36%
  • 30 mMol N,N'-Bis(dodecyl)-äthylendiamin wurden in 100 ml Toluol gelöst und mit 1,2 g Paraformaldehyd versetzt. Durch Erhitzen unter Rückfluß und kontinuierlicher Wasserabscheidung erfolgte die Cyclisierung. Die Reinigung erfolgte im Hochvakuum.
  • Ausbeute: 92,6% Elementaranalyse für
    Figure imgb0009
    berechnet: C 79,33; H 13,81; N 6,85 gefunden : C 79,4 ; H 13,9 ; N 7,0
    • Beispiel 12
  • Die Herstellung von N,N'-Bisdodecyl-hexahydropyrimidin erfolgte analog dem Beispiel 11, anstelle von 1,2-Dibromäthan wurde 1,3-Dibrompropan verwendet.
  • Die Ausbeute von N,N'-Bis(dodecyl)-1,3-diaminopropan wurde durch Aussalzung des Äthers mit Kochsalz auf 61% gesteigert. Die Ausbeute des N,N'-Bisdodecyl-hexahydropyrimidins betrug 95%.
  • Elementaranalyse für
    Figure imgb0010
    berechnet: C 79,52; H 13,85; N 6,63 gefunden : C 79,8; H 13,7 ; N 6,7
    • Beispiel 13
  • Herstellung von 2,2-Dimethyl-N,N'-dibutylhexahydropyrimidin.
  • In einen Erlenmeyerkolben wurden 0,1 Mol N,N'-Dibutyldiamino- propan und 0,2 Mol wasserfreies Aceton sowie 20 g Molekularsiebe mit 5 A gegeben und die Mischung mit einem Magnetrührer 48 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die Molekularsiebe wurden unter Feuchtigkeitsausschhiß abgetrennt und das überschüssige Aceton abdestilliert. Das Produkt wurde anschließend durch zweimalige fraktionierte Destillation im Vakuum gereinigt. Ausbeute ca. 40%, Kp. 82 - 840C bei 0,3 mm.
  • Elementaranalyse für
    Figure imgb0011
    berechnet: C 74,25; H 13,38; N 12,37 gefunden : C 73,8; H 13,1 ; N 12,8
    • Beispiel 14
  • Härtung von Polyisocyanaten (Desmodur N)mit Imidazolidin-und Hexahydropyrimidinderivaten.
  • Die in den Beispielen 1 bis 13 hergestellten viskosflüssigen Imidazolidin- und Hexahydropyrimidinderivate wurden mit 20% wasserfreiem Methyl-isobutylketon verdünnt. Die Lösungen wurden mit den äquivalenten Mengen einer 75%- igen Desmodur N-Lösung in Xylol/Äthylglykolacetat 1 : 1 der Firma Bayer AG versetzt und 10 Minuten mit einem Magnetrührer gemischt. Die erhaltenen Lösungen wurden auf gereinigte und entölte Schwarzbleche mit einer Aufziehspirale oder Lackhantel zu einer Schichtdicke von ca. 100µ verstrichen. Danach wurde vom Auftrag des Lackes an die Trocknungszeit festgestellt, in welcher der erhaltene Lackfilm berührungstrocken (touch dry Zeit) wurde.
  • Touchdry-Zeiten für Imidazolidinderivate bei Raumtemperatur.
    Figure imgb0012
    • Beispiel 15
  • Herstellung von Imidazolin-Oligomeren durch Addition von Athylendiamin an Butandioldiacrylat und anschließende Cyclisierung mit Paraformaldehyd.
  • in einem 3-Halskolben mit Tropftrichter, Rührer und Kühler mit Blasenzähler wurden 200 ml Methanol und 49,5 g (250 mM) stabilisiertes Butandioldiacrylat gegeben und nach Spülung mit Stickstoff unter Rühren 10 g (167 mM) Äthylendiamin zugetropft. Die Reaktionslösung wurde allmählich zäher; sie wurde daher mit weiteren 100 ml Methanol verdünnt. Nach 24 Std. wurde das Lösungsmittel im Vakuum bei Raumtemperatur abrotiert. Der Rückstand wurde in einem Kolben mit Rückflußkühler mit Trockenrohr in 400 ml Toluol gelöst, mit 5 g Paraformaldehyd versetzt und zum Sieden erhitzt. Nach etwa 2 Stunden war die azeotrope Auskreisung des Wassers beendet. Das Reaktionsprodukt wurde im Hochvakuum vom Lösungsmittel befreit.
  • Ausbeute 93%; Mol.-Gew. des Oligomeren:~700 N-Gehalt anal. gef. 6,8% (errechnet: 7,6%)
    • Beispiel 16
  • In einem 25 ml-Erlenmeyerkölbchen mit Magnetrührer wurden 4,44 g ( 6 mM) des in Beispiel 4 hergestellten Imidazolidin-Oligomeren in 10 ml wasserfreiem Methyläthylketon gelöst. Der Lösung wurden 5,1 g 75%-iges Desmodur N (in Xylol/ Äthylglykolacetat 1 : 1) hinzugefügt und 10 Min. gerührt.
  • Die Lacklösung wurde auf ausgestanzte, entölte Schwarzbleche mit einer Hantel verstrichen und bei Raumtemperatur stehen gelassen. Der Lackfilm auf dem Schwarzblech war nach 10 - 15 Min. berührungstrocken. Die Standzeit der Lacklösung betrug über 5 Stunden.
    • Beispiel 17
  • Herstellung von Imidazolidin-Oligomeren durch Addition von Äthylendiamin an Hexandioldiacrylat und anschließende Cyclisierung mit Paraformaldehyd.
  • In einem 3-Halskolben mit Rührer, Tropftrichter, Wasserabscheider und Kühler mit Blasenzähler wurden 250 ml Toluol und 6,0 g (100 mM) Äthylendiamin gegeben und auf 0°C gekühlt. Nach Spülung mit Stickstoff wurden 45,2 g (200 mM) Hexandioldiacrylat (stabilisiert mit Hydrochinon) bei O°C zugetropft. Nach 16-stündigem Rühren bei Raumtemperatur wurde das Reaktionsgemisch mit 3,15 g Paraformaldehyd versetzt und zum Sieden erhitzt. Nach etwa 2 Stunden war die azeotrope Auskreisung des Wassers beendet. Das Reaktionsprodukt wurde im Hochvakuum vom Lösungsmittel befreit.
  • Ausbeute: > 90% - Mol.-Gew. des Oligomeren: 520 N-Gehalt analyt. gef. 5,9 (errechnet 5,3%)
  • Mit obiger Verbindung erfolgte die Härtung von Desmodur N (aliph. Polyisocyanat von Bayer AG) nach Beispiel 11. Die Touch-dry-Zeit betrug 10 - 15 min.
    • Beispiel 18
  • Herstellung von Imidazolin-Oligomeren durch Addition von 1,3-Diaminopropan an Neopentylglykoldiacrylat und anschließende Cyclisierung mit Paraformaldehyd.
  • in einem 3-Halskolben mit Rührer, Tropftrichter, Wasserabscheider und Kühler mit Blasenzähler wurden 250 ml Toluol und 7,4 g (100 mM) 1,3-Diaminopropan gegeben und auf O°C gekühlt. Nach Spülung mit Stickstoff wurden 31,8 g (150 mM) Neopentylglykoldiacrylat (stabilisiert mit Hydrochinon) bei 0 - 5°C zugetropft. Nach 16-stündigem Rühren bei Raumtemperatur wurde das Reaktionsgemisch mit 3,15 g Paraformaldehyd versetzt und zum Sieden erhitzt. Nach etwa 2 Stunden war die azeotrope Auskreisung des Wassers beendet. Das Reaktionsprodukt wurde im Hochvakuum vom Lösungsmittel befreit.
  • Ausbeute: 95% Mol.-Gew. des Oligomeren:~800 N-Gehalt anal. gef. 6,9% (errechnet: 7,6%)
  • Ein Härtungsversuch mit dieser Verbindung und Desmodur N erfolgte gemäß Beispiel 11. Der Lackfilm war nach 3 Stunden berührungstrocken.
    • Beispiel 19 Härtung von Polyepoxiden mit Imidazolidin- und HexahydropYrimidinderivaten
  • In einem Erlenmeyerkolben mit Magnetrührer wurden bei Raumtemperatur die Epoxyverbindung mit den stöchiometrisch berechneten Härtemengen (Imidazolidin- bzw. Hexahydropyrimidinderivate.)unter Zusatz von wasserfreiem Toluol 5 - 10 Minuten gemischt. Die Lösung wurde mit einem Spiral-Filmziehgerät für 150µ auf Glasplatten verstrichen. Die Lackfilme wurden unter Luftzutritt bei 60°C getrocknet. In Abständen von 15 Minuten wurde überprüft, nach welcher Zeit der Film berührungstrocken wurde.
  • Figure imgb0013

Claims (10)

1. Unter dem Einfluß von Luftfeuchtigkeit ausgehärtet werdendes Gemisch, dadurch gekennzeichnet, daß es
a) mindestens ein organisches Polyisocyanat oder ein Polyepoxid und
b) ,als feuchtigkeitsaktivierbaren Härter in einer für eine chemische Vernetzungsreaktion ausreichenden Menge ein N,N'-substituiertes Imidazolidinderivat oder ein N,N'-substituiertes Hexahydropyrimidinderivat enthält, die an keinem N-Atom eine -CO-NH- -Gruppierung aufweisen.
2. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als N,N'substituiertes Imidazolidinderivat ein Imidazolidin der allgemeinen Formel
Figure imgb0014
enthält, worin R1 ein H-Atom, einen Hydroxyalkyl- oder Alkylrest mit 1 - 12 C-Atomen, R2 einen Alkylrest mit 1 - 12 C-Atomen, oder R1 und R2 -CO-R5,-CH2-CH2-COOR5,
Figure imgb0015
worin R5 eine Alkylgruppe bis zu 8 C-Atomen darstellt, und -CH2-CH2-CN, R3 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 5 C-Atomen und R4 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 5 C-Atomen oder R3 und R4 einen einzigen Alkylenrest von 4 bis 6 C-Atomen und R ein H-Atom oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten.
3. Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß R1 und R2 -CO-R5,-CH2-CH2-COOR5,
Figure imgb0016
worin R5 eine Alkylgruppe bis zu 8 C-Atomen darstellt, und -CH2-CH2-CN bedeuten.
4. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Imidazolidin-Oligomere oder Hexahydropyrimidin-Oligomere mit einem Molekulargewicht von etwa 400 bis 1.500 ent- hält, die durch Addition von primären Diaminen mit 2 bis 3 C-Atomen an Alkandioldiacrylate und anschließende Cyclisierung mit Aldehyden oder Ketonen von 1 bis 9 C-Atomen erhalten worden sind.
5. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als substituiertes Hexahydropyrimidinderivat ein solches der Formel
Figure imgb0017
enthält, worin R1 ein H-Atom, einen Hydroxyalkylrest oder Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, R2 einen Alkylrest mit 1 - 12 C-Atomen, oder R1 und R2 -CO-R5, -CH2-CH2-COOR5,
Figure imgb0018
worin R5 eine Alkylgruppe bis zu 8 C-Atomen darstellt, und -CH2-CH2-CH, R3 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 - 5 C-Atomen und R4 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 - 5 C-Atomen oder R3 und R4 einen einzigen Alkylenrest von 4 bis 6 C-Atomen bedeuten.
6. Gemisch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß R1 und R2 -CO-R5,-CH2-CH2-COOR5,
Figure imgb0019
worin R 5 eine Alkvlqruppe bis zu 8 C-Atomen darstellt, und -CH2-CH2-CN bedeuten.
7. Gemisch nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch qekennzeichnet, daß R1 ein H-Atom, einen Hvdroxvalkyl- oder einen Alkvlrest mit 1 bis 12 C-Atomen und R2 -CO-R5, -CH2-CH2-COOR5,
Figure imgb0020
worin R5eine Alkvlqruppe bis zu 8 C-Atomen darstellt, und -CH2-CH2-CN bedeuten.
8. Gemisch nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Moläquivalente von Isocyanat zum Härter 1 : 10 bis 10 :1 beträgt.
9. Gemisch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Moläquivalente von Isocyanat zum Härter 1 : 1,1 bis 2,5 : 1 beträgt.
10. Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten oder vernetzten Polyepoxiden in Gegenwart von Wasser durch Umsetzung von organischen Polyisocyanaten oder Polyepoxiden mit unter dem hydrolytischen Einfluß von Wasser organische Diamine abspaltende Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man als unter dem hydrolytischen Einfluß von Wasser organische sekundäre Diamine abspaltende Verbindungen die in den Ansprüchen 1 bis 7 definierten Imidazolidin- oder Hexahydropyrimidenderivate verwendet.
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